TRINTIS: TIPAI, KOEFICIENTAS, SKAIČIAVIMAS, PRATIMAI - FIZINIS

Trinties yra atsparumas judėjimo paviršiaus liečiasi su kitu. Tai yra paviršiaus reiškinys, atsirandantis tarp kietų, skystų ir dujinių medžiagų. Atsparumo jėga, liečianti du liečiamus paviršius, priešinga santykinio poslinkio tarp minėtų paviršių krypčiai, dar vadinama trinties jėga arba trinties jėga F _r .

Norint išstumti kietą kūną ant paviršiaus, turi būti taikoma išorinė jėga, galinti įveikti trintį. Kūnui judant, trinties jėga veikia kūną, lėtina jį ir netgi gali jį sustabdyti.

Trintis

Trinties jėgą grafiškai gali pavaizduoti kūno, liečiančio paviršių, jėgos schema. Šioje diagramoje trinties jėga F _r nubrėžta priešingai jėgos komponentui, liekamam ant kūno, liečiančio paviršių.

Kontaktinis paviršius veikia kūno reakcijos jėgą, vadinamą normaliąja jėga N. Kai kuriais atvejais normalią jėgą lemia tik paviršiuje esančio kūno svoris P, o kitais atvejais - dėl veikiančių jėgų, išskyrus sunkio jėgą.

Trintis atsiranda todėl, kad tarp kontaktinių paviršių yra mikroskopinių šiurkštumų. Bandant perkelti vieną paviršių virš kito, susidaro trintis tarp šiurkštumų, kurie neleidžia laisvai judėti sąsajoje. Savo ruožtu energijos nuostoliai atsiranda dėl šilumos, kuri nėra naudojama kūno judėjimui.

Trinties tipai

Yra du pagrindiniai trinties tipai: kulono trintis arba sausa trintis ir skysčio trintis.

-Kultūros trintis

Kulono trintis visada priešinasi kūnų judėjimui ir yra padalinta į dvi trinties rūšis: statinę ir kinetinę (arba dinaminę) trintį.

Esant statinėms trintims, kūno paviršius nejuda. Taikoma jėga yra labai maža ir jos nepakanka norint įveikti trinties jėgą. Trinties maksimali vertė yra proporcinga normaliajai jėgai ir vadinama statinė trinties jėga F _re .

Statinės trinties jėga apibrėžiama kaip maksimali jėga, kuri priešinasi kūno judėjimo pradžiai. Kai taikoma jėga viršija statinę trinties jėgą, ji išlieka didžiausia.

Kinetinė trintis veikia, kai kūnas jau juda. Jėga, reikalinga išlaikyti kūną judant su trintimi, vadinama kinetine trinties jėga F _rc .

Kinetinė trinties jėga yra mažesnė arba lygi statinės trinties jėgai, nes kai kūnas pradeda judėti, lengviau judėti, nei bandyti tai daryti ramybės metu.

Kulono trinties įstatymai

Trinties jėga yra tiesiogiai proporcinga jėgai, normaliai veikiančiai prie kontaktinio paviršiaus. Proporcingumo konstanta yra trinties koeficientas μ, esantis tarp kontaktinių paviršių.
Trinties jėga nepriklauso nuo tariamo paviršiaus paviršiaus paviršiaus.
Kinetinė trinties jėga nepriklauso nuo kūno slydimo greičio.

-Skydžio trintis

Trintis taip pat atsiranda, kai kūnai juda liesdamiesi su skystomis ar dujinėmis medžiagomis. Ši trinties rūšis vadinama skysčio trintimi ir apibūdinama kaip kūnų, liečiančių su skysčiu, atsparumas judėjimui.

Skysčio trintis taip pat reiškia skysčio atsparumą tekėjimui sąlytyje su tos pačios ar skirtingos medžiagos skysčio sluoksniais ir priklauso nuo skysčio greičio ir klampumo. Klampumas yra skysčio atsparumo judėjimui matas.

-Traukia trintį

Stokso trintis yra skysčio trinties rūšis, kai sferinės dalelės, panardintos į klampų skystį, patenka į laminarinį srautą, patiria trinties jėgą, kuri sulėtina jų judėjimą dėl skysčio molekulių svyravimo.

Stokso trintis

Srautas yra sluoksninis, kai klampios jėgos, priešingos skysčio judėjimui, yra didesnės nei inercinės jėgos, o skystis juda pakankamai mažu greičiu ir tiesia linija.

Trinties koeficientai

Pagal pirmąjį Kulono trinties dėsnį, trinties koeficientas μ gaunamas iš santykio tarp trinties jėgos ir jėgos, normalios kontaktiniam paviršiui.

Koeficientas μ yra be matmens dydis, nes tai yra dviejų jėgų santykis, kuris priklauso nuo kontaktinių medžiagų pobūdžio ir apdorojimo. Paprastai trinties koeficiento reikšmė yra nuo 0 iki 1.

Statinės trinties koeficientas

Statinės trinties koeficientas yra proporcingumo, egzistuojančio tarp jėgos, neleidžiančios kūnui judėti ramybės būsenoje ant kontaktinio paviršiaus, ir jėgos, normalios paviršiaus paviršiaus, proporcija.

Kinetinės trinties koeficientas

Kinetinės trinties koeficientas yra proporcingumo, egzistuojančio tarp jėgos, ribojančios kūno, judančio ant paviršiaus, ir jėgos, normalios į paviršių, konstanta.

Statinės trinties koeficientas yra didesnis už kinetinės trinties koeficientą.

Elastinės trinties koeficientas

Tamprusis trinties koeficientas gaunamas iš trinties tarp elastingų, minkštų ar šiurkščių medžiagų, kurios deformuotos veikiant jėgoms, kontaktinių paviršių. Trintis prieštarauja santykiniam dviejų elastingų paviršių judėjimui, o poslinkį lydi elastinga medžiagos paviršiaus sluoksnių deformacija.

Trinties koeficientas, gaunamas tokiomis sąlygomis, priklauso nuo paviršiaus šiurkštumo laipsnio, medžiagų, kurios liečiasi, fizikinių savybių ir nuo liestinės jėgos tangentinės sudedamosios dalies dydžio, esančio medžiagų sąsajoje.

Molekulinės trinties koeficientas

Molekulinis trinties koeficientas gaunamas iš jėgos, ribojančios dalelės, slystančios ant lygaus paviršiaus arba per skysčio, judėjimą.

Kaip apskaičiuojama trintis?

Trinties jėga kietose sąsajose apskaičiuojama naudojant lygtį F _r = μN

Svorio lygtį pakeitus trinties jėgos lygtimi, gaunama:

Charakteristikos normalus

Kai objektas ilsisi ant plokščio paviršiaus, normali jėga yra ta, kurią paviršius veikia ant kūno, ir jis priešinasi jėgai, atsirandančiai dėl gravitacijos, pagal Niutono veikimo ir reakcijos dėsnį.

Normali jėga visada veikia statmenai paviršiui. Ant pasvirusio paviršiaus normalus sumažėja, kai padidėja liesos kampas ir nukreipiama statmena kryptimi nuo paviršiaus, o svoris vertikaliai žemyn. Normalios jėgos į pasvirusį paviršių lygtis yra:

θ = kontaktinio paviršiaus pasvirimo kampas.

Pasvirusi plokštumos trintis

Jėgos, veikiančios kūną, slydimo jėgos komponentas yra:

Kai taikoma jėga padidėja, ji artėja prie didžiausios trinties jėgos vertės, ši vertė atitinka statinę trinties jėgą. Kai F = F _re , statinė trinties jėga yra:

Statinės trinties koeficientas gaunamas pasvirimo kampo tangentu θ.

Išspręsta mankšta

- Objekto, esančio ant horizontalaus paviršiaus, trinties jėga

15 kg dėžę, pastatytą ant horizontalaus paviršiaus, stumia asmuo, veikiantis 50 niutonų jėgą išilgai paviršiaus, kad jis judėtų, ir paskui taiko 25 N jėgą, kad dėžutė judėtų pastoviu greičiu. Nustatykite statinės ir kinetinės trinties koeficientus.

Dėžutė judama horizontaliu paviršiumi

Sprendimas: Jei naudojama jėga, naudojama dėžutei judėti, _gaunamas statinės trinties koeficientas μe .

Normali jėga N į paviršių yra lygi dėžutės svoriui, taigi N = mg

Tokiu atveju μ _e = 50Naujas / 147Naujas

Jėga, kuria palaikomas pastovus dėžės greitis, yra kinetinė trinties jėga, lygi 25New.

Kinetinės trinties koeficientas gaunamas lygtimi μ _c = F _rc / N

- Objekto trinties jėga, veikiama jėgos su pasvirimo kampu

Žmogus padaro jėgą 20 kg dėžutei, kurios taikymo kampas yra 30 ° paviršiaus paviršiaus atžvilgiu. Koks yra jėgos, pritaikytos judinti dėžę, dydis, jei trinties koeficientas tarp dėžutės ir paviršiaus yra 0,5?

Sprendimas: laisvojo kūno schema parodo naudojamą jėgą ir jos vertikalius bei horizontalius komponentus.

Laisvojo kūno schema

Taikoma jėga sudaro 30 ° kampą su horizontaliu paviršiumi. Vertikalus jėgos komponentas prideda normaliąją jėgą, veikiančią statinės trinties jėgą. Dėžutė juda, kai veikiamosios jėgos horizontalus komponentas viršija didžiausią trinties jėgos F _re vertę . Jėgos horizontalųjį komponentą prilyginus statinės trinties jėgai, gaunama:

Normalus stiprumas

Įprasta jėga nebėra kūno svoris dėl vertikalios jėgos sudedamosios dalies.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį, jėgų, veikiančių dėžę ant vertikaliosios ašies, suma yra lygi nuliui, todėl vertikalioji pagreičio dalis yra _y = 0. Normalioji jėga gaunama iš sumos

Pakeitus lygtį į lygtį, gaunama:

- Trintis judančioje transporto priemonėje

1,5 tonos transporto priemonė važiuoja tiesiu ir horizontaliu keliu 70 km / h greičiu. Vairuotojas tam tikru atstumu mato kliūtis kelyje, kurios verčia stipriai stabdyti. Po stabdymo transporto priemonė trumpam slysta, kol sustos. Jei padangų ir kelio trinties koeficientas yra 0,7; nustatyti:

Kokia trinties vertė automobiliui slystant?
Transporto priemonės lėtėjimas
Transporto priemonės nuvažiuotas atstumas nuo stabdymo iki sustojimo.

Slystant transporto priemonės trinties jėga yra:

= 10290 naujas

B skirsnis

Trinties jėga daro įtaką transporto priemonės sulėtėjimui, kai ji slenka.

Taikant antrąjį Niutono dėsnį, lėtėjimo vertė gaunama išsprendus lygtį F = ma

C skirsnis

Pradinis transporto priemonės greitis yra v ₀ = 70Km / h = 19,44m / s

Kai transporto priemonė sustoja, jos galutinis greitis yra v _f = 0, o lėtėjimas yra a = - 6,86 m / s ²

Transporto priemonės nuvažiuotas atstumas nuo stabdymo iki sustojimo apskaičiuojamas apskaičiuojant d iš šios lygties:

Prieš sustodamas transporto priemonė nuvažiuoja 27,54m atstumą.

Trinties koeficiento elastinio kontakto sąlygomis skaičiavimas. Mikhin, N M. 2, 1968, Sovietų mokslo mokslas, 4 tomas, p. 149-152.
Blau, P J. Trinties mokslas ir technologija. Florida, JAV: CRC Press, 2009 m.
Sukibimo ir trinties jėgų santykis. Israelachvili, J. N., Chen, You-Lung ir Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, 8 tomas, p. 1231–1249.
Zimba, J. Jėga ir judesys. Baltimorė, Merilandas: „The Johns Hopkins University Press“, 2009 m.
Bhushan, B. Tribologijos principai ir taikymo būdai. Niujorkas: Johnas Wiley ir sūnūs, 1999 m.
Sharma, CS ir Purohit, K. Mechanizmų ir mašinų teorija. Naujasis Delis: Indijos „Prentice Hall“, 2006 m.

TRINTIS: TIPAI, KOEFICIENTAS, SKAIČIAVIMAS, PRATIMAI - FIZINIS - 2025